一、計算機的基本組成

馮·諾依曼計算機的特點（機器以運算器為中心）

1. 計算機由控制器（分析和執行機器指令並控制各部件的協同工作）、運算器（根據控制訊號對資料進行算術運算和邏輯運算）、儲存器（記憶體儲存中間結果，外存儲存需要長期儲存的資訊）、輸入裝置（接收外界資訊）和輸出裝置（向外界輸送資訊）五大部件組成
2. 指令(程式)和資料以二進位制不加區別地儲存在儲存器中
3. 程式自動執行

現代計算機由三大部分組成（已經轉化為以儲存器為中心）

1. CPU(Central Processing Unit) 中央處理器，核心部件為ALU(Arithmetic Logic Unit,算術邏輯單元)和CU

二、一條指令在CPU的執行過程

// 專業術語
1. Ad(Address) 形式地址
2. DR(Data Register) 資料暫存器
3. AR(Address Register) 地址暫存器(MAR)
4. IR(Instruction Register) 指令暫存器
5. BR(Buffer Register) 緩衝暫存器(MBR)
5. ID(Instruction Decoder) 指令譯碼器
6. PC(ProgramCounter) 程式計數器

過程詳述：

幾乎所有的馮·諾伊曼型計算機的CPU，其工作都可以分為5個階段：

取指令

指令譯碼

執行指令

訪存取數

結果寫回

1.取指令階段
    取指令（Instruction Fetch，IF）階段是將一條指令從主存中取到指令暫存器的過程。
    程式計數器PC中的數值，用來指示當前指令在主存中的位置。當一條指令被取出後，PC中的數值將根據指令字長度而自動遞增：若為單字長指令，則(PC)+1àPC；若為雙字長指令，則(PC)+2àPC，依此類推。
    //PC -> AR -> Memory
    //Memory -> IR
 

2.指令譯碼階段
    取出指令後，計算機立即進入指令譯碼（Instruction Decode，ID）階段。
    在指令譯碼階段，指令譯碼器按照預定的指令格式，對取回的指令進行拆分和解釋，識別區分出不同的指令類別以及各種獲取運算元的方法。
    在組合邏輯控制的計算機中，指令譯碼器對不同的指令操作碼產生不同的控制電位，以形成不同的微操作序列；在微程式控制的計算機中，指令譯碼器用指令操作碼來找到執行該指令的微程式的入口，並從此入口開始執行。
    //                        { 1.Ad
    //Memory -> IR -> ID ->   { 2.PC變化 
    //                        { 3.CU（Control Unit）
3.訪存取數階段
    根據指令需要，有可能要訪問主存，讀取運算元，這樣就進入了訪存取數（Memory，MEM）階段。
    此階段的任務是：根據指令地址碼，得到運算元在主存中的地址，並從主存中讀取該運算元用於運算。
    //Ad -> AR -> AD -> Memory
4.執行指令階段
    在取指令和指令譯碼階段之後，接著進入執行指令（Execute，EX）階段。
    此階段的任務是完成指令所規定的各種操作，具體實現指令的功能。為此，CPU的不同部分被連線起來，以執行所需的操作。
    例如，如果要求完成一個加法運算，算術邏輯單元ALU將被連線到一組輸入和一組輸出，輸入端提供需要相加的數值，輸出端將含有最後的運算結果。
    //Memory -> DR -> ALU 
5.結果寫回階段
    作為最後一個階段，結果寫回（Writeback，WB）階段把執行指令階段的執行結果資料“寫回”到某種儲存形式：結果資料經常被寫到CPU的內部暫存器中，以便被後續的指令快速地存取；在有些情況下，結果資料也可被寫入相對較慢、但較廉價且容量較大的主存。許多指令還會改變程式狀態字暫存器中標誌位的狀態，這些標誌位標識著不同的操作結果，可被用來影響程式的動作。
    //DR -> Memory
6.迴圈階段
    在指令執行完畢、結果資料寫回之後，若無意外事件（如結果溢位等）發生，計算機就接著從程式計數器PC中取得下一條指令地址，開始新一輪的迴圈，下一個指令週期將順序取出下一條指令。
    //重複 1~5
    //遇hlt(holt on)停止